1. 不可逆的な不活性化を引き起こす不純物による中毒
触媒の性能は、触媒表面の豊富な活性サイトに依存します。工業生産では、原材料には硫黄、リン、重金属などの微量の有害な不純物が不可避的に含まれます。これらの不純物は活性中心に吸着して反応サイトを占有し、活性成分と化学的に結合する傾向があり、永久的な損傷を引き起こします。触媒中毒はほとんどの場合不可逆的です。長期間の運転により、有効な活性サイトの数が徐々に減少し、継続的な性能低下と最終的には触媒の完全な故障につながります。
2. 表面炭素堆積による微細孔の遮断
石油精製や有機合成などの触媒プロセスでは、主反応に加えて分解や重合などの副反応が起こり、炭素質の堆積物が生成されます。これらの堆積物は触媒表面と内部の微細孔に蓄積し、活性部位を覆い、細孔チャネルをブロックして、反応物が触媒に接触するのを防ぎます。軽い炭素の堆積は高温焼成と再生によって除去でき、触媒性能を回復できます。-ただし、大量かつ長期間の堆積は永久的な細孔の閉塞を引き起こし、触媒をリサイクルできなくなります。-
3.高温-で老化すると、触媒の微細構造が損傷します。
ほとんどの触媒反応は高温下で進行し、これが触媒の劣化の主な原因となります。高温が続くと、キャリアの焼結や細孔の崩壊が起こります。本来の多孔質構造が破壊され、有効接触面積が大幅に低下します。一方、触媒表面の活性粒子は凝集して大きくなり、分散が低下し、利用可能な活性サイトが大幅に減少します。激しい温度変動も構造応力を発生させ、亀裂、粉砕、剥離を引き起こし、触媒構造を完全に破壊します。
4.不安定な動作条件は摩耗と性能低下を加速します
使用条件の変動により触媒の劣化が大幅に促進されます。システム圧力と供給流量の変動により、触媒粒子が継続的に衝撃を受けて磨かれ、磨耗、断片化、微粉化が引き起こされ、反応システムの安定性が破壊されます。空間速度が不安定になると、より多くの副反応が引き起こされ、炭素の堆積が悪化します。
実際の生産では、温度、圧力、供給速度を安定させること、および原料を厳密に精製することが、触媒の失活を遅らせ、寿命を延ばすための中心的な対策となります。